BR102021007002A2 - SECONDARY TARGET RADAR - Google Patents
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Abstract
radar meta secundário. o radar compreende uma antena tendo um padrão de radiação formando um canal de soma, sum, um padrão de radiação formando um canal de diferença, diff, e um padrão formando um canal de controle, cont, uma primeira cadeia de transmissão e recepção (4) sendo associada ao canal sum e uma segunda cadeia de transmissão e recepção (4') sendo associada ao canal cont, um canal de recepção (4) sendo associado ao canal diff. cada uma das referidas cadeias de transmissão e recepção (4, 4') é capaz de transmitir e receber simultaneamente, a cadeia de transmissão (401) compreendendo uma operação de filtragem (4a, 4b) que filtra os sinais transmitidos em 1090 mhz e a cadeia de recepção (402) compreendendo uma operação de filtragem (4c, 4d) que filtra os sinais transmitidos a 1030 mhz, de modo que as referidas cadeias operem independentemente umas das outras.secondary target radar. The radar comprises an antenna having a radiation pattern forming a sum channel, sum, a radiation pattern forming a difference channel, diff, and a pattern forming a control channel, cont, a first transmission and reception chain (4 ) being associated with the sum channel and a second transmission and reception chain (4') being associated with the cont channel, a reception channel (4) being associated with the diff channel. each of said transmission and reception chains (4, 4') is capable of transmitting and receiving simultaneously, the transmission chain (401) comprising a filtering operation (4a, 4b) that filters signals transmitted at 1090 MHz and the reception chain (402) comprising a filtering operation (4c, 4d) that filters signals transmitted at 1030 MHz, so that said chains operate independently of each other.
Description
[001] A presente invenção relaciona-se com o campo de controle de tráfego aéreo (ATC).[001] The present invention relates to the field of air traffic control (ATC).
[002] Atualmente, o controle aéreo é baseado principalmente em radar secundário, cuja confiabilidade de detecção é amplamente reconhecida, radar secundário garantindo vigilância em modo síncrono de aeronaves de acordo com os protocolos SSR e Modo S. Além disso, a recepção assíncrona de esguichos ADS-B (Difusão de Vigilância Depentende Automática, “Automatic Dependent SurveillanceBroadcast”) estendidos, que são fornecidos para garantir a prevenção de colisões (TCAS: Sistema de Alerta de Tráfego e Prevenção de Colisão, “Traffic alert and Collision Avoidance System”) a bordo de aeronaves, é explorada em ATC terrestre entregando assim uma parte do sistema de vigilância interativo.[002] Currently, air control is mainly based on secondary radar, whose detection reliability is widely recognized, secondary radar ensuring synchronous mode surveillance of aircraft according to SSR and Mode S protocols. Extended ADS-B (Automatic Dependent SurveillanceBroadcast) which are provided to ensure collision avoidance (TCAS: Traffic Alert and Collision Avoidance System) a onboard aircraft, it is operated in terrestrial ATC, thus delivering a part of the interactive surveillance system.
[003] Esta vigilância pode ser acoplada a uma vigilância do tipo IFF (Identificação de Amigo ou Inimigo, “Identification Friend or Foe”), interrogadores IFF garantindo a identificação de aeronaves de acordo com vários protocolos militares.[003] This surveillance can be coupled with an IFF surveillance type (Identification Friend or Foe), IFF interrogators guaranteeing the identification of aircraft according to various military protocols.
[004] Dentro de uma única estrutura agrupando esses sensores juntos, o uso operacional dessas várias atividades requer simultaneamente:
- o radar secundário e o interrogador IFF, se este for utilizado, devem ser ouvidos simultaneamente, sofrendo estes modos de uma limitação do tempo de permanência no alvo, a fim de garantir, separadamente no tempo:
- • Vigilância ATC para ambos alvos SSR, mas também no Modo S, com dois a três registradores BDS (Seletor de Dados commB, “commB Data Selector”) por avião a serem extraídos por vez, conforme convencionalmente exigido pelo usuário;
- • opcionalmente identificação IFF com protocolos cuja principal proteção militar consiste em sujeitar a resposta a um longo retardo variável, além da duração relacionada ao alcance, e que, portanto, requer, por natureza, um longo tempo de radiação de alvo;
- • sendo particularmente poluída pelas transmissões de interrogatório dos modos síncronos, cujas transmissões são numerosas, em particular no Modo S (pelo menos 2 e 3 interrogações por avião);
- • sendo associada a uma baixa probabilidade de detecção e decodificação na presença de muitos alvos devido à falta de seletividade azimutal, porque a operação de escuta de modo assíncrono é por natureza omnidirecional.
- the secondary radar and the IFF interrogator, if used, must be heard simultaneously, these modes suffering from a limitation of the time spent on the target, in order to guarantee, separately in time:
- • ATC surveillance for both SSR targets, but also in Mode S, with two to three BDS registers (commB Data Selector, “commB Data Selector”) per aircraft to be extracted at a time, as conventionally required by the user;
- • optionally IFF identification with protocols whose main military protection is to subject the response to a variable long delay, in addition to the range-related duration, and which therefore requires, by nature, a long target radiation time;
- • being particularly polluted by interrogation transmissions from synchronous modes, which transmissions are numerous, particularly in Mode S (at least 2 and 3 interrogations per plane);
- • being associated with a low probability of detection and decoding in the presence of many targets due to the lack of azimuthal selectivity, because the asynchronous listening operation is omnidirectional in nature.
[005] A título de exemplo, considerando 1200 aviões por rotação de antena com uma extração de dois BDS por alvo e uma taxa de reinterrogação de cerca de 1,5 (relacionada a vários fatores externos, como respostas distorcidas, a ocupação do transponder, o movimento do alvo, etc.), ou seja, 3600 interrogações de ~20 µs (duração tirada do Anexo 10 da ICAO Vol IV), a duração da distorção devido apenas a interrogações síncronas é de cerca de 140 µs para respostas de Modo S estendidas, ou seja, 504 milissegundos são poluídos por 4 segundos de rotação de antena, isso correspondendo a cerca de 13% da duração da operação de escuta. Especificamente, por causa de sua operação em modo síncrono, um radar secundário não requer nenhum isolamento entre sua cadeia de transmissão e sua cadeia de recepção, uma vez que operam em momentos diferentes; como resultado disso, convencionalmente, os vazamentos da transmissão têm um nível na cadeia de recepção próximo às respostas de magnitude mais alta normalmente esperadas de um avião, tornando assim quaisquer operações de escuta simultâneas impossíveis durante a interrogação. Assim, em radares existentes, perturbações devido a transmissões síncronas necessariamente limitam em menos de 87% a probabilidade de detecção de esguichos ADS-B (este máximo não leva em consideração todas as outras possíveis razões ambientais para não detecção, como resposta e distorção de esguicho ADS-B, multipercurso, etc.).[005] By way of example, considering 1200 aircraft per antenna rotation with an extraction of two BDS per target and a re-interrogation rate of about 1.5 (related to various external factors such as distorted responses, transponder occupancy, target movement, etc.), ie 3600 interrogations of ~20 µs (duration taken from
[006] Além disso, uma antena de radar secundário ATC é concebida para operar no modo síncrono com alvos no plano da normal relativamente ao painel principal da antena; como resultado disso, sua cobertura eletromagnética de 360 graus, que é necessária para ouvir em modo assíncrono, tem limitações que descreveremos em detalhes a seguir.[006] Furthermore, an ATC secondary radar antenna is designed to operate in synchronous mode with targets in the plane of normal relative to the main antenna panel; as a result, its 360-degree electromagnetic coverage, which is required for asynchronous listening, has limitations that we'll describe in detail below.
[007] Para evitar essas dificuldades, a técnica anterior, que é, por exemplo, divulgada nos documentos FR 3 019 905 A1 e FR 2 658 967 A1, mantém essas várias atividades separadas a fim de garantir o melhor desempenho possível, sendo a arquitetura adequada às especificidades de cada atividade. Assim, a recepção ADS-B convencional geralmente consiste em duas antenas traseira com traseira 180 ° associadas a dois receptores independentes, a fim de garantir uma melhor detecção do que com uma única antena omnidirecional 360 °, cujas antenas são distintas da antena de radar quando estão no mesmo local. Além disso, a identificação IFF é na maioria das vezes realizada em detrimento da vigilância de Modo S na rotação de antena e no setor envolvido pela identificação IFF devido à falta de tempo de permanência para realizar o 2 simultaneamente no azimute necessário para a identificação IFF.[007] To avoid these difficulties, the prior art, which is, for example, disclosed in
[008] Consequentemente, a implementação de todas essas atividades de vigilância e identificação gera altos custos de operação e manutenção. Em particular, é necessário levar em consideração os custos de aquisição, custos de infraestrutura, custos de propriedade e custos de rede.[008] Consequently, the implementation of all these surveillance and identification activities generates high operating and maintenance costs. In particular, you need to take into account acquisition costs, infrastructure costs, ownership costs and network costs.
[009] Um objetivo da invenção é especialmente obter um sistema de interrogação e vigilância integrado de baixo custo, oferecendo um desempenho quase comparável a sistemas independentes. Para este fim, o objetivo da invenção é um radar secundário compreendendo uma antena tendo um padrão de radiação formando um canal de soma, designado SUM, um padrão de radiação formando um canal de diferença, designado DIFF, e um padrão formando um canal de controle, designado CONT, uma primeira cadeia de transmissão e recepção sendo associada ao canal SUM e uma segunda cadeia de transmissão e recepção sendo associada ao canal CONT, uma cadeia de recepção sendo associada ao canal DIFF, neste radar:
- - cada uma das referidas cadeias de transmissão e recepção é capaz de transmitir e receber simultaneamente, a cadeia de transmissão compreendendo uma operação de filtragem que filtra os sinais transmitidos a 1090 MHz e a cadeia de recepção compreendendo uma operação de filtragem que filtra os sinais transmitidos a 1030 MHz, e a referida cadeia de recepção associada ao canal DIFF compreendendo uma operação de filtragem que filtra sinais transmitidos a 1030 MHz, de tal forma que as referidas cadeias operam independentemente umas das outras, o nível de sinal de lado de recepção permanecendo inalterado durante uma transmissão de interrogação síncrona;
- - os meios de processamento compreendem o casamento de bandas de frequência do lado de recepção com os recursos de cada um dos protocolos de transação usados;
- - as referidas cadeias de recepção dos canais SUM, DIFF e CONT, respectivamente, são capazes de ouvir simultaneamente no modo síncrono e assíncrono os sinais recebidos dos alvos através dos padrões SUM, DIFF e CONT, respectivamente, as referidas operações de escuta no modo síncrono e assíncrono sendo independentes uma da outra, o nível de sinal de lado de recepção permanece inalterado durante uma transmissão de interrogação síncrona.
- - each of said transmission and reception chains is capable of transmitting and receiving simultaneously, the transmission chain comprising a filtering operation that filters the transmitted signals at 1090 MHz and the receiving chain comprising a filtering operation that filters the transmitted signals at 1030 MHz, and said receive string associated with the DIFF channel comprising a filtering operation that filters signals transmitted at 1030 MHz, such that said strings operate independently of each other, the receive side signal level remaining unchanged during a synchronous poll transmission;
- - the processing means comprise the matching of frequency bands on the receiving side with the resources of each of the transaction protocols used;
- - said reception chains of the SUM, DIFF and CONT channels, respectively, are able to hear simultaneously in synchronous and asynchronous mode the signals received from the targets through the SUM, DIFF and CONT standards, respectively, said listening operations in synchronous mode and asynchronous being independent of each other, the receive-side signal level remains unchanged during a synchronous polling transmission.
[0010] Em uma modalidade particular, o referido padrão CONT sendo composto por um padrão de radiação frontal formando um canal designado CONT_Front e um padrão de radiação traseiro formando um canal designado CONT_Back, os referidos padrões CONT_Front e CONT_Back são processados separadamente de tal forma que cada uma das referidas cadeias de transmissão e recepção são aplicadas ao canal CONT_Front e ao canal CONT_Back.[0010] In a particular modality, said CONT pattern being composed of a frontal radiation pattern forming a channel designated CONT_Front and a rear radiation pattern forming a channel designated CONT_Back, said patterns CONT_Front and CONT_Back are processed separately in such a way that each of these transmission and reception chains are applied to the CONT_Front channel and the CONT_Back channel.
[0011] O referido radar, por exemplo, compreende um kit para estender o padrão de radiação do canal CONT_Back, que é colocado na parte de trás da referida antena, o referido kit compreendendo três remendos de radiação:
- - um primeiro remendo para preencher o orifício de detecção em elevação denominado cone de silêncio;
- - um segundo remendo para preencher o orifício de detecção no azimute 90 °;
- - um segundo remendo para preencher o orifício de detecção no azimute -90 °.
- - a first patch to fill the detection hole in elevation called the silence cone;
- - a second patch to fill the detection hole at azimuth 90°;
- - a second patch to fill the detection hole at azimuth -90°.
[0012] Cada uma das referidas cadeias de transmissão de exemplo, compreende as operações de filtragem dedicadas para rejeitar sinais parasitas transmitidos a 1090 MHz.[0012] Each of said example transmission chains comprises dedicated filtering operations to reject eddy signals transmitted at 1090 MHz.
[0013] Cada uma das referidas cadeias de recepção de exemplo, compreende as operações de filtragem dedicadas para rejeitar sinais parasitas em 1030 MHz provenientes do canal de transmissão.[0013] Each of said example receive chains comprises dedicated filtering operations to reject stray signals at 1030 MHz from the transmission channel.
[0014] No caso em que tem como missão vigilância ATC, referido radar, por exemplo, realiza operações de escuta simultâneas através de referidos padrões separadamente para Esguichos ADS-B e independentemente de transações síncronas.[0014] In the case where it has ATC surveillance mission as its mission, said radar, for example, performs simultaneous listening operations through said standards separately for ADS-B Nozzles and independently of synchronous transactions.
[0015] No caso em que tem como missão identificação IFF, referido radar, por exemplo, realiza detecções IFF síncronas, independentemente das operações SSR e Modo S síncronas.[0015] In the case where its mission is to identify IFF, that radar, for example, performs synchronous IFF detections, independently of the synchronous SSR and Mode S operations.
[0016] No caso em que tem como missão identificação IFF, referido radar, por exemplo, realiza operações de escuta simultâneas através de referidos padrões separadamente para Esguichos Modo 5 Nível 2, independentemente de transações síncronas.[0016] In the case where its mission is to identify IFF, that radar, for example, performs simultaneous listening operations through said patterns separately for
[0017] No caso em que tem como missão controle do ambiente aéreo, referido radar, por exemplo, realiza operações de escuta simultâneas através de referidos padrões separadamente para qualquer tipo de respostas secundárias, independentemente de transações síncronas.[0017] In the case where its mission is to control the air environment, said radar, for example, performs simultaneous listening operations through said standards separately for any type of secondary responses, regardless of synchronous transactions.
[0018] O referido radar transmite sucessivamente em períodos de interrogação de chamada geral (“all call”) e períodos de interrogação de chamada específica (“roll call”), as interrogações de chamada específica (“roll call”) começam, por exemplo, nos períodos de interrogação de chamada geral (“all call”).[0018] Said radar transmits successively in periods of interrogation of general call ("all call") and periods of interrogation of specific call ("roll call"), specific call interrogations ("roll call") begin, for example , in all call interrogation periods.
[0019] O referido radar transmitindo sucessivamente em períodos de interrogação de chamada geral (“all call”) e períodos de interrogação de chamada específica (“roll call”), as operações de escuta de chamada geral (“all call”) iniciadas em períodos de chamada geral (“all call”), por exemplo, continuam em períodos de chamada específica (“roll call”).[0019] Said radar transmitting successively in periods of interrogation of general call ("all call") and periods of interrogation of specific call ("roll call"), the general call listening operations ("all call") initiated in “all call” periods, for example, continue into specific “roll call” periods.
[0020] Outros recursos e vantagens da invenção se tornarão evidentes com o auxílio da descrição que segue, feita em relação aos desenhos em anexo que mostram:
A Figura 1a, um diagrama de uma modalidade exemplar de um radar secundário convencional;
A Figura 1b, um diagrama de uma modalidade exemplar de um radar de acordo com a invenção;
A Figura 2a, possíveis passos de implementação da invenção;
A Figura 2b, um exemplo de sequências de transações executadas por um radar de acordo com a técnica anterior;
A Figura 2c, um exemplo de sequências de transações executadas por um radar de acordo com a invenção;
A Figura 3, uma ilustração de um dos passos acima mencionados;
A Figura 4a, uma apresentação dos ganhos de 3 padrões SUM, CONT_Front e CONT_Back da antena em função do azimute entre +/- 180 °;
A Figura 4b, uma apresentação da contribuição da extensão do padrão CONT_Back em azimute de acordo com a invenção;
A Figura 4c, uma apresentação dos ganhos de 3 padrões SUM, CONT_Front e CONT_Back da antena em função da elevação de -60 ° a + 180 °;
A Figura 4d, uma apresentação da contribuição da extensão do padrão CONT_Back em elevação de acordo com a invenção;
A Figura 5, gestão de transações de chamada geral (“all call”) e chamada específica (“roll call”) de acordo com a técnica anterior;
A Figura 6, um exemplo de gerenciamento de transações de chamada geral (“all call”) e chamada específica (“roll call”) em um radar de acordo com a invenção;
A Figura 7, outro exemplo de gerenciamento de transações em um radar de acordo com a invenção;
A Figura 8a, o diagrama de um kit para estender o padrão CONT_Back de uma antena secundária ATC;
A Figura 8b, o princípio de implementação do kit para estender o padrão CONT_Back em uma antena secundária ATC.[0020] Other features and advantages of the invention will become evident with the aid of the description that follows, made in relation to the attached drawings that show:
Figure 1a is a diagram of an exemplary embodiment of a conventional secondary radar;
Figure 1b is a diagram of an exemplary embodiment of a radar in accordance with the invention;
Figure 2a, possible steps for implementing the invention;
Figure 2b, an example of sequences of transactions executed by a radar according to the prior art;
Figure 2c, an example of transaction sequences executed by a radar according to the invention;
Figure 3 is an illustration of one of the steps mentioned above;
Figure 4a, a presentation of the gains of 3 SUM, CONT_Front and CONT_Back antenna patterns as a function of the azimuth between +/- 180°;
Figure 4b, a presentation of the contribution of the extension of the CONT_Back pattern in azimuth according to the invention;
Figure 4c, a presentation of the gains of 3 SUM, CONT_Front and CONT_Back antenna patterns as a function of elevation from -60° to +180°;
Figure 4d, a presentation of the contribution of the extension of the CONT_Back pattern in elevation according to the invention;
Figure 5, transaction management of general call ("all call") and specific call ("roll call") according to the prior art;
Figure 6, an example of transaction management of general call ("all call") and specific call ("roll call") in a radar according to the invention;
Figure 7, another example of transaction management on a radar according to the invention;
Figure 8a, diagram of a kit to extend the CONT_Back pattern of an ATC secondary antenna;
Figure 8b, the implementation principle of the kit to extend the CONT_Back pattern on an ATC secondary antenna.
[0021] Para diminuir os diversos custos mencionados na introdução, a presente invenção propõe um determinado sistema, que será denominado de sensor meta secundário de duplexação completa, que agrupa todas as atividades dos sensores no solo:
- - radar secundário convencional: garantindo vigilância de modo síncrono de aeronaves de acordo com os protocolos SSR e Modo S;
- - Interrogador IFF garantindo a identificação da aeronave de acordo com os protocolos Modo 4
e Modo 5; - - receptor assíncrono de esguicho ADS-B estendido (DF17 / 18);
- - receptor assíncrono de esguicho
Modo 5Nível 2; além de explorar a mesma estrutura aérea (rotação, antena, motores, junta rotativa, cabos, etc.) e a mesma infraestrutura.
- - conventional secondary radar: ensuring synchronous surveillance of aircraft according to SSR and Mode S protocols;
- - IFF interrogator ensuring aircraft identification according to
Mode 4 andMode 5 protocols; - - extended ADS-B asynchronous nozzle receiver (DF17 / 18);
- -
Mode 5Level 2 asynchronous nozzle receiver; in addition to exploring the same aerial structure (rotation, antenna, engines, rotating joint, cables, etc.) and the same infrastructure.
[0022] A abordagem da solução fornecida pela invenção é, por conseguinte, em um contexto de recursos comuns a estas várias atividades dentro do sensor meta secundário, para explorar as especificidades dessas atividades, a fim de ortogonalizá-los. Ortogonalizar significa torná-los independentes uns dos outros e, assim, obter para cada um deles o mesmo desempenho, estejam eles sozinhos em operação ou todos ativados simultaneamente.[0022] The solution approach provided by the invention is therefore in a context of resources common to these various activities within the secondary goal sensor, to explore the specifics of these activities in order to orthogonalize them. Orthogonalizing means making them independent of each other and thus obtaining the same performance for each of them, whether they are operating alone or all activated simultaneously.
[0023] O sensor meta assim:
- - transmite e recebe simultaneamente os vários sinais, garantindo uma total independência das tarefas de transmissão e recepção, explorando o aspecto de duas frequências que é característico do radar secundário (transmissão a 1030 MHz e recepção a 1090 MHz): o termo “duplexação completa” será usado abaixo para se referir a um modo de operação no qual a transmissão e a recepção são simultâneas;
- - realiza uma operação de filtragem adaptada às características de cada protocolo utilizado, ou seja, uma operação de filtragem que permite processar apenas a banda de frequência que contém o sinal útil, conforme ilustrado na Figura 1b, que é descrita a seguir;
- - escuta em modo síncrono, com a finalidade de realizar simultaneamente vigilância ATC (em SSR e em Modo S) e identificação IFF (em modos criptografados militares);
- - escuta em modo assíncrono através dos vários padrões de antena fisicamente disponíveis (ou seja, dependendo da arquitetura da antena), mas também melhora os recursos de irradiação do radar em relação à operação de escuta em modo assíncrono apenas para garantir uma melhor cobertura em altitude elevada e uma operação de escuta temporal de quase 100% no azimute.
- - transmits and receives the various signals simultaneously, ensuring total independence of transmission and reception tasks, exploring the two-frequency aspect that is characteristic of secondary radar (1030 MHz transmission and 1090 MHz reception): the term "complete duplexing" will be used below to refer to a mode of operation in which transmission and reception are simultaneous;
- - performs a filtering operation adapted to the characteristics of each protocol used, that is, a filtering operation that allows processing only the frequency band that contains the useful signal, as illustrated in Figure 1b, which is described below;
- - listening in synchronous mode, with the purpose of simultaneously performing ATC surveillance (in SSR and in Mode S) and IFF identification (in military encrypted modes);
- - asynchronous listening through the various physically available antenna patterns (ie depending on the antenna architecture), but also improves radar irradiation capabilities compared to asynchronous listening operation just to ensure better altitude coverage high and an almost 100% temporal listen operation at azimuth.
[0024] A operação "de duplexação completa" de acordo com a invenção permite, portanto:
- operações de escuta de modo assíncrono serem realizadas (esguichos ADS-B ou modo 5 Nível 2) sem sofrer perturbações devido às emissões síncronas;
- dentro do protocolo Modo S, a duração das sequências de transações de chamada específica (“roll call”) (nos chamados períodos de chamada específica (“roll call”) (RC)) deve ser otimizada e, portanto, o limite inferior do tempo de permanência nos alvos deve ser diminuído, sendo este particularmente importante, embora não exclusivamente, no caso de radar de alta velocidade de rotação (normalmente 4 segundos por rotação de antena é convencional em uma configuração de aeroporto, por exemplo (ver Figura 6));
- independentemente da otimização do RC, os alvos a serem detectados à medida que entram na faixa eletromagnética do radar sem perturbar o desempenho operacional do radar, ou seja, sem modificação da duração dos períodos de chamada geral dedicados a este fim (ver Figura 7), permitindo então que esses alvos entrantes sejam bloqueados antes para remover as respostas DF11 que eles geram após as interrogações UF11 deste radar
- • caso contrário, seu potencial de resposta é consumido desnecessariamente;
- • caso contrário, poluição é criada, ou seja, essas respostas constituem poluição para os outros radares, em particular aqueles mais próximos do alvo.
- asynchronous listening operations are performed (ADS-B nozzles or 5
- within the Mode S protocol, the duration of the roll call transaction sequences (in the so-called roll call periods (RC)) must be optimized and therefore the lower limit of the dwell time on targets should be shortened, this being particularly important, though not exclusively, in the case of high-speed rotating radar (typically 4 seconds per antenna rotation is conventional in an airport configuration, for example (see Figure 6) );
- regardless of the RC optimization, the targets to be detected as they enter the radar's electromagnetic band without disturbing the operational performance of the radar, that is, without modifying the duration of the general call periods dedicated to this purpose (see Figure 7) , then allowing these incoming targets to be blocked first to remove the DF11 responses they generate after the UF11 interrogations of this radar
- • otherwise, your response potential is needlessly consumed;
- • otherwise, pollution is created, that is, these responses constitute pollution for other radars, in particular those closer to the target.
[0025] A operação de filtragem combinada a cada protocolo empregado permite, no receptor, uma banda de análise ser obtida que é tão ampla quanto necessário, e que é completada por essas operações de filtragem combinadas com a banda de sinal útil de cada protocolo (isto é tanto para o espectro de sua modulação, mas também para a estabilidade de frequência da portadora do transponder), permitindo que o nível de ruído seja diminuído e, assim, permitindo que o limiar de detecção seja diminuído com o objetivo de processar sinais mais fracos e, portanto, melhorar ainda mais o alcance.[0025] The filtering operation combined with each protocol employed allows, at the receiver, an analysis band to be obtained that is as wide as necessary, and which is completed by these filtering operations combined with the useful signal band of each protocol ( this is both for its modulation spectrum, but also for the frequency stability of the transponder carrier), allowing the noise level to be lowered and thus allowing the detection threshold to be lowered in order to process more signals. weak and therefore further improve the range.
[0026] A operação de modo assíncrono independente de escuta simultaneamente através dos três ou quatro padrões de uma antena ACT convencional, portanto, permite:
- por processar lado de recepção independentemente dos padrões SUM, DIFF, CONT_Front e CONT_Back,
- • uma cobertura temporal a ser garantida para a operação de escuta de modo síncrono de cerca de 75% a média distância (ver Figura 4a),
- • esguichos simultâneos serem melhor detectados explorando sua diferença no ângulo de visão externa, se houver, para diminuir o grau de sobreposição das respostas (que são bastante longas (120 µs)), o que é uma causa da não detecção de esguichos,
- • cobertura no cone de silêncio (Cos) ser assegurada (ver Figura 4d);
- • uma cobertura temporal de 100% ao longo da distância máxima tanto em ADS-B como em IFF ser assegurada (ver Figura 4b).
- for processing receive side independently of SUM, DIFF, CONT_Front and CONT_Back patterns,
- • a temporal coverage to be guaranteed for the synchronous mode listening operation of about 75% at medium distance (see Figure 4a),
- • simultaneous splashes are better detected by exploiting their difference in the external viewing angle, if any, to decrease the degree of overlapping of the responses (which are quite long (120 µs)), which is a cause of non-detection of splashes,
- • coverage in the cone of silence (Cos) is ensured (see Figure 4d);
- • 100% temporal coverage over the maximum distance in both ADS-B and IFF is ensured (see Figure 4b).
[0027] Os recursos e vantagens da invenção apresentada acima serão descritos abaixo com referência às figuras.[0027] The features and advantages of the invention presented above will be described below with reference to the figures.
[0028] A Figura 1a será lembrada mostra um diagrama de um radar de vigilância ATC convencional a partir do qual apenas a operação de modo síncrono no Modo S e SSR é esperada. As cadeias de transmissão e recepção 401, 402 possuem um nível de isolamento apenas suficiente para garantir a não destruição no caso de um SWR infinito na saída do gabinete de processamento. Os padrões CONT_Front e CONT_Back da antena secundária ATC são mesclados pela antena 1, 2 (padrão CONT), uma vez que quaisquer sinais não exatamente no eixo da antena, ou seja, o eixo de SUM, são simplesmente rejeitados quer venham da frente ou de trás.[0028] Figure 1a will be remembered shows a diagram of a conventional ATC surveillance radar from which only synchronous mode operation in Mode S and SSR is expected. The 401, 402 transmit and receive chains have an isolation level just enough to guarantee non-destruction in the event of an infinite SWR at the output of the processing cabinet. The CONT_Front and CONT_Back patterns of the secondary ATC antenna are merged by
[0029] A Figura 1b mostra um diagrama de um dispositivo de acordo com a invenção. Por meio da arquitetura proposta, são obtidas as propriedades do sensor meta secundário “de duplexação completa” que foram apresentadas acima. Em particular, esta arquitetura garante a operação simultânea dos vários protocolos secundários com quase nenhuma influência entre eles. Assim, para cada protocolo, é garantido que, ao operar em simultâneo com os outros protocolos, se consegue assim o mesmo desempenho que seria possível na estrutura da antena do sensor com os restantes protocolos inativos. A arquitetura da Figura 1b é a evolução da arquitetura convencional de um radar secundário mostrada na Figura 1a. Algumas das descrições a seguir descrevem os componentes já presentes no radar convencional da Figura 1a, sendo os elementos adicionais destacados por meio do uso de linhas mais grossas.[0029] Figure 1b shows a diagram of a device according to the invention. Through the proposed architecture, the properties of the “full duplexing” secondary meta sensor that were presented above are obtained. In particular, this architecture guarantees the simultaneous operation of the various secondary protocols with almost no influence between them. Thus, for each protocol, it is guaranteed that, by operating simultaneously with the other protocols, the same performance is achieved as would be possible in the structure of the sensor's antenna with the other protocols inactive. The architecture in Figure 1b is the evolution of the conventional secondary radar architecture shown in Figure 1a. Some of the descriptions below describe the components already present in the conventional radar in Figure 1a, with the additional elements highlighted through the use of thicker lines.
[0030] Em sua configuração operacional convencional, o radar secundário opera em modo síncrono, ou seja, emite uma interrogação e aguarda uma resposta consistente com a mesma, permitindo-lhe localizar por meio de medição (em termos de azimute e distância) e identificar (normalmente através de um endereço no protocolo Modo S) o alvo.[0030] In its conventional operational configuration, the secondary radar operates in synchronous mode, that is, it issues an interrogation and waits for a response consistent with it, allowing it to locate through measurement (in terms of azimuth and distance) and identify (usually via an address in Mode S protocol) the target.
[0031] A fim de realizar esta tarefa de forma eficaz, o radar é equipado com uma antena 1 tendo uma pluralidade de padrões 11, 12, 13, 14, cujas funções são convencionalmente:
- o padrão de soma 11, doravante denotado SUM, para interrogar e detectar a resposta síncrona do alvo;
- padrão de diferença 12, denotado DIFF, para localizar com precisão o alvo no feixe SUM;
- padrão de controle, denotado CONT (ver Figura 1a), que pode ser vantajosamente dividido em dois padrões no contexto de uma opção da invenção (esta opção pode, portanto, empregar processamento separado dos 3 ou 4 padrões da antena):
- ⚪ primeiro padrão de controle 13, denotado CONT_Front, para bloquear e rejeitar as respostas provenientes de alvos voltados para a antena e não presentes no feixe SUM principal;
- ⚪ segundo padrão de controle 14, denotado CONT_Back, para bloquear e rejeitar as respostas provenientes de alvos na parte traseira da antena (portanto, necessariamente não presente no feixe SUM principal).
- the sum pattern 11, hereinafter denoted SUM, for interrogating and detecting the synchronous response of the target;
- 12 difference pattern, denoted DIFF, to accurately locate the target in the SUM beam;
- control pattern, denoted CONT (see Figure 1a), which can be advantageously split into two patterns in the context of an option of the invention (this option can therefore employ separate processing of the 3 or 4 antenna patterns):
- ⚪
first control pattern 13, denoted CONT_Front, to block and reject responses coming from targets facing the antenna and not present in the main SUM beam; - ⚪
second control pattern 14, denoted CONT_Back, to block and reject responses from targets at the rear of the antenna (thus not necessarily present in the main SUM beam).
[0032] Uma junta rotativa 2 e cabos descendentes de antena, para uma antena rotativa, certifique-se de:
- - Acoplamento RF dos sinais transmitidos a 1030 MHz e recebidos a 1090 MHz independentemente para os quatro padrões (SUM, DIFF, CONT_Front e CONT_Back) entre a parte rotativa e a parte fixa do radar;
- - a distribuição da posição azimutal 201 do eixo do lóbulo principal da antena.
- - RF coupling of signals transmitted at 1030 MHz and received at 1090 MHz independently for the four standards (SUM, DIFF, CONT_Front and CONT_Back) between the rotating part and the fixed part of the radar;
- - the distribution of the
azimuthal position 201 of the axis of the main lobe of the antenna.
[0033] Um duplexador 3 garante o acoplamento RF entre os sinais transmitidos em 1030 MHz e recebidos em 1090 MHz, independentemente para os quatro padrões. Para tal, o duplexador 3 compreende um circulador associado a cada canal. No exemplo da Figura 1b, três circuladores 311, 313, 314 desacoplam a transmissão em 1030 MHz e a recepção em 1090 MHz dos canais SUM, CONT_Front e CONT_Back, respectivamente. Na operação puramente síncrona, a operação de escuta é realizada exclusivamente através do lóbulo principal do radar, ou seja, através dos canais SUM e DIFF, após a fase de transmissão pelos canais SUM e DIFF. Como o canal DIFF opera unicamente na recepção, o circulador 312 opera apenas em um sentido, encaminhando apenas os sinais de recepção obtidos através da antena (o circulador é opcional, seu uso em DIFF não tem outro objetivo senão equilibrar os sinais entre SUM e DIFF com vista para medir o erro do ângulo). No modo síncrono, a operação de ouvir através do canal CONT não tem outro objetivo senão rejeitar as respostas recebidas com mais energia no padrão CONT do que no padrão SUM.[0033] A
[0034] Os filtros 311', 313', 314' são colocados a montante dos circuladores nos canais SUM, CONT_Front e CONT_Back. Esses filtros são usados principalmente na transmissão para filtrar os harmônicos dos sinais transmitidos. Os mesmos filtros também servem na recepção para proteger de frequências fora da banda útil do radar secundário (ou seja, cerca de 1020 a 1100 MHz).[0034] Filters 311', 313', 314' are placed upstream of the pumps in the SUM, CONT_Front and CONT_Back channels. These filters are mainly used in transmission to filter harmonics from transmitted signals. The same filters also serve in reception to protect from frequencies outside the useful band of the secondary radar (ie around 1020 to 1100 MHz).
[0035] Os canais SUM e CONT são, portanto, utilizados tanto para a transmissão e recepção. Por razões de legibilidade, apenas os circuitos de transmissão e recepção 4 do canal SUM foram mostrados na Figura 1b (e na Figura 1a) (os circuitos sendo os mesmos para o canal CONT, ou os canais CONT_Front e CONT_Back):
- - a arquitetura dos circuitos de transmissão e recepção 4' do canal CONT (Figura 1a) e do canal CONT_Front / CONT_Back (Figura 1b) sendo análogas à de SUM, respectivamente.
- -
os circuitos 4” do canal DIFF não são ilustrados e são idênticos aos da recepção de SUM
- - the architecture of the 4' transmission and reception circuits of the CONT channel (Figure 1a) and of the CONT_Front / CONT_Back channel (Figure 1b) being analogous to that of SUM, respectively.
- - the 4” circuits of the DIFF channel are not illustrated and are identical to those for SUM reception
[0036] A gestão de espaço-tempo 5 garante a gestão em tempo real dos períodos de interrogação e períodos de escuta associados dos vários protocolos secundários: protocolos IFF, SSR e Modo S. O processamento de sinal por protocolo específico 6 explora os sinais obtidos através dos vários padrões SUM, DIFF, CONT_Front e CONT_Back separadamente.[0036] The space-
[0037] Novamente com referência à Figura 1b, a porção de transmissão e recepção 4 que está associada ao canal SUM e localizada entre o circulador 311 do duplicador e a gestão de espaço-tempo 5 e o processamento de sinal 6 serão agora descritas. Esta porção de transmissão / recepção 4 compreende adaptações específicas da invenção. Em particular, a cadeia de transmissão SUM 401, que transmite a 1030 MHz, incorpora operações de filtragem adicionais 4A, 4B que são dedicadas a diminuir o ruído de transmissão e, mais particularmente, a rejeitar sinais parasitas em 1090 MHz, a fim de manter o nível do resíduo ruído, após o acoplamento 311, ao nível do ruído do receptor. A cadeia de transmissão compreende um primeiro amplificador 8 que realiza uma primeira amplificação; é seguido por um primeiro filtro 4A. Este último é seguido por um segundo amplificador 8', que é um amplificador de potência, e que fornece o sinal de transmissão, sendo este amplificador seguido pelo segundo filtro 4B.[0037] Again with reference to Figure 1b, the transmit and receive
[0038] A cadeia de recepção SUM 402, que opera a 1090 MHz, compreende convencionalmente um amplificador de baixo ruído 9 e um conversor analógico-digital (ADC) 9'. Também compreende adaptações específicas da invenção, tal como a cadeia de transmissão, e em particular operações adicionais de filtragem 4C, 4D dedicadas à rejeição de sinais parasitas, a 1030 MHz, provenientes do canal de transmissão, a fim de manter o nível de acoplamento no circulador (ou devido ao SWR do aéreo) e má identificação de banda base no nível do ruído do receptor. Em particular, o canal de recepção compreende um filtro de entrada 4C, a montante do amplificador de baixo ruído 9. Este filtro, que é um filtro passa-banda, destina-se a:
- - selecionar sinais de recepção na banda de frequência de cerca de 1090 MHz;
- - rejeitar fortemente a banda de frequência de cerca de 1030 MHz originada da cadeia de transmissão. A configuração da Figura 1b é uma modalidade exemplar particular compreendendo um oscilador local (LO) 10 (oscilando a 1030 MHz) que é compartilhado entre o canal de transmissão 401 e o canal de recepção 402.
- - select receive signals in the frequency band around 1090 MHz;
- - strongly reject the frequency band of around 1030 MHz originating from the transmission chain. The configuration of Figure 1b is a particular exemplary embodiment comprising a local oscillator (LO) 10 (oscillating at 1030 MHz) that is shared between transmit
channel 401 and receivechannel 402.
[0039] No canal de transmissão, a montante do primeiro amplificador 8, o sinal de transmissão é modulado por um modulador 12 na frequência do oscilador local 10, ou seja, em 1030 MHz. Um filtro 4E é inserido entre o oscilador e o modulador e destina-se a filtrar o ruído a 1090 MHz. No canal de recepção, antes da conversão analógico-digital 9', o sinal recebido é misturado com o sinal do oscilador local por um misturador 11, em seguida, filtrado por um filtro passa-banda 13. Um filtro 4D é colocado na saída do ADC 9' para filtrar o sinal a 1030 MHz.[0039] In the transmission channel, upstream of the first amplifier 8, the transmission signal is modulated by a
[0040] O canal DIFF, que opera apenas em recepção, compreende um análogo da cadeia de recepção para a cadeia de recepção 402 do canal SUM; em particular, compreende a operação de filtragem 4C, 4D que filtra os sinais transmitidos a 1030 MHz. Todas as cadeias de transmissão e / ou recepção SUM, DIFF e CONT operam independentemente umas das outras.[0040] The DIFF channel, which operates only in reception, comprises an analogue of the receive chain to the receive
[0041] Os quatro padrões da antena ATC civil são processados separadamente, exigindo um receptor de 4 canais (ou receptor de 3 canais se CONT_Front e CONT_Back forem mesclados em um único CONT como geralmente é o caso e conforme ilustrado na Figura 1a).[0041] The four civil ATC antenna standards are processed separately, requiring a 4-channel receiver (or 3-channel receiver if CONT_Front and CONT_Back are merged into a single CONT as is usually the case and as illustrated in Figure 1a).
[0042] Antes de qualquer decodificação das respostas, cada operação de processamento de sinal 6 combina de forma independente sua banda de análise com os recursos do protocolo cujas respostas ele detecta. Esta operação de filtragem casada com cada protocolo utilizado permite que um melhor desempenho seja obtido diminuindo o nível de ruído, permitindo assim que o limiar de detecção seja diminuído de forma independente para cada protocolo para processar sinais mais fracos.[0042] Before any decoding of the responses, each signal processing operation 6 independently combines its analysis band with the resources of the protocol whose responses it detects. This filtering operation coupled with each protocol used allows a better performance to be obtained by decreasing the noise level, thus allowing the detection threshold to be lowered independently for each protocol to process weaker signals.
[0043] A Figura 2a ilustra os passos de implementação da invenção. São necessários pelo menos dois passos para esta implementação.[0043] Figure 2a illustrates the steps of implementing the invention. At least two steps are required for this implementation.
[0044] O primeiro passo 21 permite que um radar secundário de Modo S convencional se converta em um sensor meta secundário "de duplexação completa" de acordo com a invenção. Neste passo 21, os vários protocolos são ortogonalizados e o radar é adequado para recepção assíncrona. A ortogonalização aqui consiste em tornar as operações de processamento dos protocolos completamente independentes. Na prática, a ortogonalização dos protocolos é alcançada:
- em 211 na cadeia de recepção de 1090 MHz, via rejeição de interrogações em 1030 MHz no nível de ruído da cadeia de 1090 MHz, conforme ilustrado pelos filtros 4C, 4D da Figura 1b;
- em 212 na cadeia de transmissão de 1030 MHz, através da rejeição do sinal transmitido a 1090 MHz abaixo do ruído da recepção de 1090 MHz, conforme ilustrado pelos filtros 4A, 4B da Figura 1b;
- lado de recepção, por corresponder 213 as bandas de análise (BeamWidth_BW) às características dos protocolos empregados, de tal forma em particular que:
- • BW_IFF > BW_SSR > BW_MS > BW_ADS-B, onde BW_IFF, BW_SSR, BW_MS e BW_ADS-B são as larguras de banda IFF, SSR, Modo S e ADS-B, respectivamente.
- - por ouvir, em modo assíncrono, simultaneamente:
- • através do maior número de padrões independentes que existem em um radar secundário;
- •
opcionalmente 214, os padrões CONT_Front e CONT_Back podem ser processados separadamente; - • também opcionalmente 215, um kit para estender o lado de recepção do padrão CONT_back apenas para garantir a cobertura de RF em alta elevação e que seja completa em 360 ° do azimute pode ser empregado.
- at 211 in the 1090 MHz receive chain, via rejection of interrogations at 1030 MHz in the noise level of the 1090 MHz chain, as illustrated by
- at 212 in the 1030 MHz transmission chain, by rejecting the signal transmitted at 1090 MHz below the reception noise of 1090 MHz, as illustrated by filters 4A, 4B of Figure 1b;
- reception side, as the analysis bands (BeamWidth_BW) correspond 213 to the characteristics of the protocols used, in particular that:
- • BW_IFF > BW_SSR > BW_MS > BW_ADS-B, where BW_IFF, BW_SSR, BW_MS, and BW_ADS-B are the IFF, SSR, Mode S, and ADS-B bandwidths, respectively.
- - by listening, in asynchronous mode, simultaneously:
- • through the greater number of independent patterns that exist in a secondary radar;
- • optionally 214, the CONT_Front and CONT_Back patterns can be processed separately;
- • also optionally 215, a kit to extend the receiving side of the CONT_back pattern just to ensure RF coverage at high elevation and which is complete at 360° of azimuth can be employed.
[0045] No segundo passo 22, a ortogonalização dos protocolos é explorada operacionalmente:
- no campo do controle aéreo civil 23 ou vigilância ATC:
- • por ouvir simultaneamente em modo assíncrono através dos três ou quatro padrões separadamente para esguichos ADS-B, independentemente das atividades síncronas;
- • por otimizar a duração das sequências de transações de chamada específica (“roll call”) com nenhuma outra restrição importante do que a não sobreposição dos períodos de escuta, a fim de evitar a "distorção de resposta" e a não sobreposição das interrogações (por natureza alcançada devido à singularidade do transmissor), e fazê-lo com períodos de escuta de chamada específica (“roll call”) simultâneos com períodos de transmissão de chamada geral (“all call”);
- • através do interrogador IFF, que realiza suas transações de identificação tendo como única restrição o acesso ao recurso de transmissão compartilhado com a vigilância SSR / Modo S;
- • por ouvir simultaneamente através dos três ou quatro padrões separadamente para esguichos
Modo 5Nível 2, independentemente das atividades síncronas;
- • por ouvir simultaneamente através dos três ou quatro padrões separadamente para qualquer tipo de resposta secundária (incluindo respostas falsas não sincronizadas no tempo (FRUITs), independentemente das atividades síncronas.
- in the field of civil air control 23 or ATC surveillance:
- • by simultaneously listening in asynchronous mode through the three or four patterns separately for ADS-B nozzles, regardless of synchronous activities;
- • by optimizing the duration of specific call transaction sequences ("roll call") with no other important restriction than non-overlapping listen periods, in order to avoid "response distortion" and non-overlapping interrogations ( by nature achieved due to the uniqueness of the transmitter), and to do so with periods of specific call listening (“roll call”) simultaneous with periods of general call transmission (“all call”);
- • through the IFF interrogator, which carries out its identification transactions with the sole restriction of access to the transmission resource shared with SSR / Mode S surveillance;
- • by simultaneously listening through the three or four patterns separately for
Mode 5Level 2 squirts, regardless of synchronous activities;
- • by simultaneously listening through the three or four patterns separately for any type of secondary response (including time-synchronized false responses (FRUITs), regardless of synchronous activities.
[0046] As Figuras 2b e 2c ilustram o sequenciamento das interrogações IFF e SSR / Modo S para um radar de acordo com a técnica anterior e para um radar de acordo com a invenção, respectivamente. A Figura 2b, portanto, ilustra a operação convencional, de acordo com a técnica anterior, por meio de um exemplo de sequenciamento de três períodos sucessivos:
- - período N + 2: chamada geral (“all call”) (AC), dedicada a transações SSR e Modo S de chamada geral (“all call”);
- - período N + 3: chamada específica (“roll call”) (RC), dedicada a transações de modo S de chamada específica (“roll call”);
- - período N + 1: IFF, dedicado ao modo militar. Se o tempo de permanência no alvo permitir, o radar é capaz, na melhor das hipóteses, de intercalar os períodos de acordo com a sequência acima ilustrada na Figura 2b. Se o tempo de permanência não permitir, ou seja, a velocidade de rotação de antena for alta (o caso mais comum), o radar realiza então identificações IFF militares em detrimento da vigilância civil, os três períodos não podendo ocorrer no tempo de permanência disponível.
- - period N + 2: general call (“all call”) (AC), dedicated to SSR and Mode S transactions of general call (“all call”);
- - period N + 3: roll call (RC), dedicated to roll call mode S transactions;
- - period N + 1: IFF, dedicated to military mode. If the target dwell time allows, the radar is capable, at best, of interleaving the periods according to the sequence illustrated above in Figure 2b. If the dwell time does not allow it, that is, the antenna rotation speed is high (the most common case), the radar then performs military IFF identifications at the expense of civil surveillance, the three periods cannot occur in the available dwell time .
[0047] A Figura 2c ilustra um exemplo de operação de acordo com a invenção. Nesse caso, as transações podem se sobrepor a partir de um período para o outro e, em particular, as identificações IFF podem ser estendidas para os períodos N + 2 e N + 3. Especificamente, o radar de acordo com a invenção executa as transações IFF em sua própria taxa específica (que difere completamente daquela das transações SSR e Modo S), independentemente dos períodos AC e RC, que ainda são dedicados aos modos SSR e ao Modo S. Esta ortogonalização funcional (ver Figura 2a) explora o isolamento RF da transmissão e recepção (ver Figura 1b), que permite tanto:
- - detecção de IFF apesar das muitas transmissões de Modo S (ver períodos N + 1 e N + 3 na Figura 2c);
- - mas também a detecção de Modo S, apesar das poucas transmissões IFF (veja os períodos N + 1 e N + 2 na Figura 2c). Isso permite identificações militares IFF e vigilância civil simultâneas, mesmo com radares cuja velocidade de rotação é alta.
- - IFF detection despite many Mode S transmissions (see periods N + 1 and N + 3 in Figure 2c);
- - but also Mode S detection, despite the few IFF transmissions (see periods N + 1 and N + 2 in Figure 2c). This allows simultaneous military IFF identifications and civilian surveillance, even with radars whose rotation speed is high.
[0048] A Figura 3 ilustra um exemplo de exploração operacional, de acordo com o passo 23 descrito acima, e que otimiza a vigilância ATC. Este exemplo de exploração é ilustrado com respeito a três aeronaves 31, 32, 33 presentes no ambiente de um radar de acordo com a invenção. Os esguichos ADS_B são ouvidos simultaneamente através do padrão SUM, através do padrão DIFF, através do padrão CONT_Front e através do padrão CONT_Back do radar. Estas operações de escuta simultâneas permitem que a sobreposição das respostas assíncronas de alvos localizados em diferentes ângulos de visão seja evitada e, assim, a detecção e a decodificação das mesmas sejam melhoradas. A aeronave transmite as respostas ADS-B assíncronas omnidirecionalmente 30. A resposta de uma primeira aeronave 31 é, assim, recebida através do padrão SUM, a resposta de uma segunda aeronave 32 é, assim, recebida através do padrão CONT_Front e a resposta de uma terceira aeronave 33 é, assim, recebida por meio do padrão CONT_Back. A recepção ADS-B independente por padrão da antena permite assim, neste exemplo, que estes 3 esguichos sejam detectados, embora sejam temporalmente simultâneos.[0048] Figure 3 illustrates an example of operational exploration, according to step 23 described above, and which optimizes ATC surveillance. This exploration example is illustrated with respect to three aircraft 31, 32, 33 present in the environment of a radar according to the invention. The ADS_B nozzles are heard simultaneously through the SUM pattern, through the DIFF pattern, through the CONT_Front pattern and through the CONT_Back pattern of the radar. These simultaneous listening operations allow the overlapping of asynchronous responses from targets located at different viewing angles to be avoided and thus their detection and decoding to be improved. The aircraft transmits the asynchronous ADS-B responses omnidirectionally 30. The response from a first aircraft 31 is thus received via the SUM pattern, the response from a second aircraft 32 is thus received via the CONT_Front pattern, and the response from a third aircraft 33 is thus received via the CONT_Back pattern. The ADS-B reception independent by default from the antenna allows, in this example, that these 3 nozzles are detected, although they are temporally simultaneous.
[0049] A Figura 4a mostra os ganhos dos padrões de uma antena secundária ATC convencional da Figura 1a em função do azimute. Mais precisamente, a Figura 4a quantifica, por meio de um gráfico de 360 ° (+/- 180 ° em relação à antena), a amplitude dos sinais recebidos de um determinado alvo dependendo de seu azimute em relação ao eixo 40 da antena do radar. Na operação síncrona do radar, o padrão preponderante é SUM, o que garante a transmissão das interrogações úteis e a recepção das respostas úteis, enquanto o papel dos padrões CONT_Front e CONT_Back é garantir que os lóbulos laterais sejam mais altos do padrão SUM, ou seja, para fornecer um ganho relativo para evitar falsas detecções de radar (de alvos fora do eixo). Em contraste, na recepção de modo assíncrono de esguichos ADS-B e IFF, o papel de CONT_Front e CONT_Back é preponderante: seu ganho absoluto define o alcance do receptor ADS-B e sua cobertura de 360 ° é refletida na cobertura temporal da operação de escuta de esguichos. Na faixa ADS-B média, a classe de cobertura temporal da operação de escuta realizada via CONT_Front e CONT_Back é de 75%, sendo esta uma consequência do projeto da antena ATC secundária convencional, em que:
- - no seu plano principal, ou seja, a + 90 ° e -90 ° no azimute, a radiação é zero, o que não penaliza de forma alguma o funcionamento síncrono do radar normal ao plano desta antena,
- - no eixo da antena, o ganho de CONT_Front é intencionalmente atenuado no modo síncrono: esta queda intencional no ganho de CONT_Front sendo fornecida a fim de garantir uma diferenciação limpa em azimute entre ele e o feixe de radar no modo síncrono.
- - in its main plane, that is, at +90° and -90° in the azimuth, the radiation is zero, which in no way penalizes the synchronous operation of the radar normal to the plane of this antenna,
- - on the antenna axis, the CONT_Front gain is intentionally attenuated in synchronous mode: this intentional drop in CONT_Front gain being provided in order to ensure a clean differentiation in azimuth between it and the radar beam in synchronous mode.
[0050] Assim, escuta através de SUM (ou mesmo através de DIFF), além de escuta através de CONT_Front, faz com que seja possível garantir uma cobertura temporal de cerca de 5%, pelo preencher a queda no ganho do padrão CONF_Front normal ao plano da antena. Em geral, escuta no modo assíncrono de forma independente e, portanto, simultaneamente, por meio de dois ou três padrões de antena (SUM, CONT ou SUM, CONT_Front, CONT_Back) torna possível garantir que a operação de escuta no modo assíncrono tenha uma cobertura temporal de cerca de 80% na faixa ADS-B média, e isso permanece pelo menos 50% na faixa ADS-B máxima.[0050] Thus, listening through SUM (or even through DIFF), in addition to listening through CONT_Front, makes it possible to guarantee a temporal coverage of about 5%, by filling the drop in gain of the normal CONF_Front pattern to antenna plan. In general, listening in asynchronous mode independently and therefore simultaneously through two or three antenna patterns (SUM, CONT or SUM, CONT_Front, CONT_Back) makes it possible to ensure that the listening operation in asynchronous mode has coverage temporal of about 80% in the average ADS-B range, and this remains at least 50% in the maximum ADS-B range.
[0051] A Figura 4b mostra a complementaridade da radiação azimutal 41 do padrão CONT_Back de acordo com a invenção. O objetivo é garantir um padrão de radiação do lado de recepção de 1090 MHz que tenha um nível equivalente ao longo de toda a cobertura de CONT; assim, é garantida a recepção dos esguichos ADS-B e IFF, na faixa de ADS-B e IFF máxima, com uma cobertura de escuta temporal de 100%.[0051] Figure 4b shows the complementarity of
[0052] A Figura 4c mostra os ganhos dos padrões de uma antena secundária ATC convencional da Figura 1a em função da elevação. O padrão SUM, CONT_Front e CONT_Back são mostrados na mesma, cada um para seu azimute máximo:
- - convencionalmente, o padrão SUM tem um máximo (ver Figura 4a) de cerca de 15 a 20 dB maior do que CONT_Front;
- -
os vazamentos 42 do padrão SUM do painel frontal, oposto ao normal ao plano da antena, são convencionalmente inferiores a -35dB.
- - conventionally, the SUM pattern has a maximum (see Figure 4a) of about 15 to 20 dB greater than CONT_Front;
- - the 42 leakages of the front panel SUM pattern, as opposed to normal to the antenna plane, are conventionally less than -35dB.
[0053] Pode ser visto que, por projeto, uma antena secundária ATC exibe uma queda muito grande no ganho em alta elevação, ou seja, além de 50° em elevação. Consequentemente, os radares secundários convencionalmente não detectam em um cone de silêncio (CoS) estendendo-se a partir de 45 ° de elevação. A função ADS-B integrada em um radar e usando a mesma antena exibe o mesmo tipo de CoS.[0053] It can be seen that, by design, an ATC secondary antenna exhibits a very large drop in gain at high elevation, ie, beyond 50° at elevation. Consequently, secondary radars conventionally do not detect in a cone of silence (CoS) extending from 45° of elevation. The ADS-B function built into a radar and using the same antenna displays the same type of CoS.
[0054] A Figura 4d mostra a complementaridade da radiação em elevação 43 do padrão CONT_Back de acordo com a invenção. O objetivo é garantir que haja um padrão de radiação do lado de recepção de 1090 MHz, mesmo em altitudes muito altas (> 85 °), permitindo que os esguichos ADS-B e IFF sejam recebidos por meio dessa extensão do padrão CONT_Back para altitudes elevadas.[0054] Figure 4d shows the complementarity of radiation at
[0055] As Figuras 5 e 6 ilustram as vantagens da invenção no que diz respeito ao sequenciamento das transações de chamada específica (“roll call”) e chamada geral (“all call”). Mais precisamente, a Figura 5 mostra a sequenciação convencional empregue com um radar de acordo com a técnica anterior, e a Figura 6 mostra a sequenciação otimizada com um radar de acordo com a invenção, em relação ao segundo passo 22 descrito com referência à Figura 2a.[0055] Figures 5 and 6 illustrate the advantages of the invention with regard to the sequencing of transactions of specific call ("roll call") and general call ("all call"). More precisely, Figure 5 shows the conventional sequencing employed with a radar according to the prior art, and Figure 6 shows the optimized sequencing with a radar according to the invention, in relation to the
[0056] Na Figura 5, os períodos de transações de chamada geral (“all call”) (AC) e transações de chamada específica (“roll call”) (RC) seguem um após o outro em sucessão a uma taxa de 51, 52. A título de exemplo, a Figura 5 mostra quatro períodos sucessivos de ordem m, m + 1, m + 2 e m + 3 durante um tempo de permanência do lóbulo da antena do radar e correspondendo sucessivamente aos períodos AC e RC. Esses períodos AC e RC são separados, assim como as fases de transmissão e recepção que eles contêm.[0056] In Figure 5, the periods of all call transactions (AC) and roll call transactions (RC) follow one after the other in succession at a rate of 51, 52. By way of example, Figure 5 shows four successive periods of order m, m + 1, m + 2 in + 3 during a dwell time of the radar antenna lobe and corresponding successively to periods AC and RC. These AC and RC periods are separate, as are the transmit and receive phases they contain.
[0057] A taxa 61, 62 dos interrogatórios AC e RC mostrados na Figura 6 e correspondendo a um radar de acordo com a invenção é diferente. Os períodos RC são mais curtos. Em particular, a invenção permite vantajosamente que a duração das sequências de transações de chamada específica (“roll call”) seja otimizada, uma vez que é possível transmitir ou não as transmissões de chamada específica (“roll call”) durante a fase de escuta de chamada específica (“roll call”) ou de chamada geral (“all call”). Mais particularmente, a invenção permite:
- - a duração dos períodos RC ser diminuída,
- - os períodos AC e RC serem intercalados (as operações de seletivamente escutar para o início do RC em períodos AC), e, portanto, o limite inferior do tempo de permanência em um alvo deve ser diminuído: o lóbulo da antena agora cobre sete fases AC ou RC (m a m + 6).
- - the duration of the RC periods be shortened,
- - AC and RC periods are interleaved (the operations of selectively listening for RC start in AC periods), and therefore the lower limit of dwell time on a target must be lowered: the antenna lobe now covers seven phases AC or RC (mam + 6).
[0058] A Figura 7 mostra outra possibilidade no que diz respeito ao sequenciamento dos períodos AC e RC para um radar de acordo com a invenção. O sequenciamento dos períodos AC e RC é, por exemplo, o mesmo que no caso da Figura 5. Para permitir que os aviões sejam gerenciados antes de entrarem na cobertura operacional do radar, a operação de escuta RC 71, que começa no período AC, continua durante o início da fase de transação RC, que necessariamente começa com interrogações (modo síncrono), e, portanto, nenhum tempo de permanência é perdido em relação aos alvos presentes na cobertura operacional.[0058] Figure 7 shows another possibility with regard to the sequencing of the AC and RC periods for a radar according to the invention. The sequencing of the AC and RC periods is, for example, the same as in the case of Figure 5. To allow the planes to be managed before entering operational radar coverage, the
[0059] O objetivo aqui é, independentemente da otimização dos períodos RC anteriores (ver Figura 6), detectar alvos que estão fora da faixa operacional do radar, mas dentro de sua faixa eletromagnética, a fim de diminuir o número de respostas DF11 que esses alvos geram em resposta aos interrogatórios deste radar,
- - que consomem seu potencial de resposta desnecessariamente;
- - que poluem com suas respostas outros radares, em particular aqueles mais próximos do alvo.
- - that consume their response potential unnecessarily;
- - that pollute other radars with their responses, in particular those closest to the target.
[0060] A Figura 8a mostra o diagrama de um kit 215 para estender o padrão CONT_Back de lado de recepção de 1090 MHz (ver Figura 2a) tanto em azimute (cerca de -90 ° e + 90 °), mas também em elevação além de 50 ° de elevação na configuração de antena de 3 padrões apresentada a título de exemplo. Este kit 215 é adicionado à estrutura convencional da antena 1, que é composta por:
- - lado frontal, de um conjunto 80 de N colunas de P dipolos radiantes (formando os padrões SUM, DIFF e CONT_Front),
- - lado posterior, de uma coluna 90 de P dipolos radiantes, formando o padrão CONT_Back.
- - front side, of a set of 80 N columns of radiant P dipoles (forming the SUM, DIFF and CONT_Front patterns),
- - back side, of a column 90 of radiant P dipoles, forming the CONT_Back pattern.
[0061] Um circuito de distribuição 800, bem conhecido na técnica, distribui os sinais para os canais SUM, DIFF e CONT (CONT_Front e CONT_Back).[0061] A
[0062] Este kit para estender o padrão CONT_Back destina-se a preencher os orifícios de detecção especialmente ilustrados nas Figuras 4a a 4d, conforme descrito abaixo.[0062] This kit to extend the CONT_Back pattern is intended to fill the detection holes specially illustrated in Figures 4a through 4d, as described below.
[0063] Para não perturbar a operação síncrona do radar, a extensão do padrão 215 é limitada ao requisito, isto é, no que diz respeito à recepção de esguichos ADS-B e IFF. A extensão é colocada no lugar oposto ao painel frontal e, portanto, estende CONT_Back, como a modalidade exemplar mostrada na Figura 8b ilustra. A porção radiante do kit de extensão é dividida em um plano em 3 remendos direcionais 81, 82, 83 (com um lóbulo da ordem de +/- 35 °, por exemplo):
- - um 81 para preencher o cone de silêncio com uma inclinação no sentido da elevação de cerca de 110 ° em seu plano direcional e no azimute 180 °,
- - um
segundo 82 para preencher o orifício de detecção direito no azimute 90 °, seu plano direcional tendo uma inclinação de elevação de cerca de 0 °, - - um terceiro 83 para preencher o orifício de detecção esquerdo no azimute de -90 °, seu plano direcional tendo uma inclinação de elevação de cerca de 0 °.
- - an 81 to fill the cone of silence with an elevation inclination of about 110° in its directional plane and at azimuth 180°,
- - an 82 second to fill the right sensing hole at azimuth 90°, its directional plane having an elevation slope of about 0°,
- - a third 83 to fill the left sensing hole at azimuth of -90°, its directional plane having an elevation slope of about 0°.
[0064] Os sinais são encaminhados, entre o circuito de distribuição e a coluna 90 (convencional CONT_Back) e os três remendos 81, 82, 83, são realizados de forma convencional por um conjunto de circuladores, acopladores e somadores.[0064] The signals are routed between the distribution circuit and the column 90 (conventional CONT_Back) and the three
[0065] A Figura 8b mostra um arranjo possível desses elementos radiantes 81, 82, 83 de acordo com a invenção em uma antena secundária ATC convencional 1. O remendo "direito" 82 e o remendo "esquerdo" 83 são, cada um, colocados em uma extremidade traseira do plano da antena. O remendo 81 atribuído ao cone de silêncio é colocado no centro, atrás do plano da antena.[0065] Figure 8b shows a possible arrangement of these radiating
Claims (11)
- - cada uma das referidas cadeias de transmissão e recepção (4, 4') é capaz de transmitir e receber simultaneamente, a cadeia de transmissão (401) compreendendo uma operação de filtragem (4A, 4B) que filtra os sinais transmitidos em 1090 MHz e a cadeia de recepção (402) compreendendo uma operação de filtragem (4C, 4D) que filtra os sinais transmitidos a 1030 MHz e a referida cadeia de recepção (4”) associada ao canal DIFF compreendendo uma operação de filtragem (4C, 4D) que filtra os sinais transmitidos a 1030 MHz, de tal forma que as referidas cadeias operam independentemente umas das outras, o nível de sinal de lado de recepção permanecendo inalterado durante uma transmissão de interrogação síncrona;
- - os meios de processamento (6) compreendem a correspondência de bandas de frequência de lado de recepção com as características de cada um dos protocolos de transação usados;
- - as referidas cadeias de recepção dos canais SUM, DIFF e CONT, respectivamente, são capazes de ouvir simultaneamente no modo síncrono e assíncrono os sinais recebidos a partir dos alvos através dos padrões SUM, DIFF e CONT, respectivamente, as referidas operações de escuta no modo síncrono e assíncrono sendo independentes uma da outra, o nível de sinal de lado de recepção permanece inalterado durante uma transmissão de interrogação síncrona.
- - each of said transmission and reception chains (4, 4') is capable of transmitting and receiving simultaneously, the transmission chain (401) comprising a filtering operation (4A, 4B) which filters the transmitted signals in 1090 MHz and the receiving chain (402) comprising a filtering operation (4C, 4D) that filters the signals transmitted at 1030 MHz and said receiving chain (4") associated with the DIFF channel comprising a filtering operation (4C, 4D) that filters the signals transmitted at 1030 MHz such that said strings operate independently of each other, the receiving side signal level remaining unchanged during a synchronous polling transmission;
- - the processing means (6) comprise the correspondence of frequency bands on the receiving side with the characteristics of each of the transaction protocols used;
- - said reception chains of the SUM, DIFF and CONT channels, respectively, are capable of listening simultaneously in synchronous and asynchronous mode to the signals received from the targets through the SUM, DIFF and CONT standards, respectively, said listening operations in the synchronous and asynchronous mode being independent of each other, the receive side signal level remains unchanged during a synchronous poll transmission.
- - um primeiro remendo (81) para preencher o orifício de detecção em elevação denominado cone de silêncio;
- - um segundo remendo (82) para preencher o orifício de detecção no azimute 90 °;
- - um terceiro remendo (83) para preencher o orifício de detecção no azimute -90 °.
- - a first patch (81) for filling the detection hole in elevation called the silencer cone;
- - a second patch (82) to fill the detection hole at azimuth 90°;
- - a third patch (83) to fill the sensing hole at azimuth -90°.
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